高中物理 第八章 气体 8.2 气体的等容变化和等压变化课件 新人教版选修33.pptVIP

2气体的等容变化和等压变化 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 气体的等容变化阅读教材第21页 气体的等容变化 部分 知道什么是气体的等容变化 掌握查理定律的内容及其表达式 1 什么是等容变化 答案 一定质量的某种气体 在体积不变时 压强随温度的变化叫作等容变化 2 查理定律的内容是什么 其表达式怎样书写 答案 1 内容 一定质量的某种气体 在体积不变的情况下 压强p与热力学温度t成正比 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 气体的等压变化阅读教材第22页 气体的等压变化 部分 知道什么是气体的等压变化 掌握盖 吕萨克定律的内容及其表达式 1 什么是气体的等压变化 答案 一定质量的某种气体 在压强不变时 体积随温度的变化叫等压变化 2 盖 吕萨克定律的内容是什么 其表达式怎样书写 答案 内容 一定质量的某种气体 在压强不变的情况下 其体积v与热力学温度t成正比 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 气体的温度升高 气体的体积一定增大 解析 气体的温度升高 气体压强未知的情况下 其体积不一定增大 答案 2 一定质量的气体 压强与温度成正比 解析 一定质量的某种气体 在体积不变时 其压强与热力学温度成正比 答案 3 一定质量的某种气体 在压强不变时 其v t图象是过原点的直线 解析 根据盖 吕萨克定律知v与t成正比 其图象是过原点的直线 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 在p t图象和v t图象中 靠近原点的部分为什么要用虚线表示 答案 绝对零度不可达到 原点代表的温度是绝对零度 2 冬季 剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后 第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧 不易拔出来 这是为什么呢 答案 冬季气温较低 瓶中的气体在体积不变时 因温度降低而使压强减小 瓶内气压小于瓶外气压 所以拔起来就感到很吃力 读一读 思一思 辨一辨 议一议 3 炎热的夏天 给汽车轮胎充气时 一般都不会充得太足 如图所示 给自行车轮胎打气时 也不能打得太足 这是什么原因呢 答案 轮胎体积一定 由查理定律知 气体压强与热力学温度成正比 当轮胎打足气后 温度升高车胎内压强增大 车胎易胀破 探究一 探究二 问题导引一定质量的某种气体在等容变化过程中 已知0 的压强为p0 热力学温度t与摄氏温度t的关系是t t 273 15k 1 温度为t 时压强为多大 2 判断温度每上升1 压强增加的数值有何特点 探究一 探究二 名师精讲1 查理定律的两种表述 1 热力学温标下的表述 一定质量的某种气体 在体积不变的情况下 压强p与热力学温度t成正比 即p t 其表达式为写成等式的形式就是p ct 探究一 探究二 2 查理定律的适用条件 1 气体质量一定 体积不变 2 实际 气体的压强不太大 小于几个标准大气压 温度不太低 不低于零下几十摄氏度 探究一 探究二 3 利用查理定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 即被封闭的气体 2 分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立的条件 即是否是质量和体积保持不变 3 确定初 末两个状态的温度 压强 4 按查理定律公式列式求解 并对结果进行讨论 4 查理定律的重要推论一定质量的某种气体从初状态 p t 开始发生等容变化 其压强的变化量 p与温度的变化量 t之间的关系为 探究一 探究二 5 等容过程的p t图象和p t图象 1 p t图象 一定质量的某种气体 在等容过程中 气体的压强p和热力学温度t的关系图线是过原点的倾斜直线 如图所示 且v1 v2 即体积越大 斜率越小 探究一 探究二 2 p t图象 一定质量的某种气体 在等容过程中 压强p与摄氏温度t是一次函数关系 不是简单的正比例关系 如图所示 等容线是一条延长线通过横轴 273 15 的点的倾斜直线 且斜率越大 体积越小 图象纵轴的截距p0是气体在0 时的压强 等容线在p t图象中是一条经过原点的直线 而在p t图象中不过原点 其延长线与横轴的交点为 273 15 探究一 探究二 典例剖析 例题1 导学号60854039气体温度计结构如图所示 玻璃测温泡a内充有气体 通过细玻璃管b和水银压强计相连 开始时a处于冰水混合物中 左管c中水银面在o点处 右管d中水银面高出o点h1 14cm 后将a放入待测恒温槽中 上下移动d 使c中水银面仍在o点处 此时测得d中水银面高出o点h2 44cm 求恒温槽内的温度 已知外界大气压相当于76cm高水银柱产生的压强 0 对应的热力学温度为273k 探究一 探究二 思考问题 1 a中气体的体积发生变化了吗 提示两次c中水银面都在o点处 因此a中气体的体积不变 2 a中气体的压强发生变化了吗 提示d中水银液面相对于o点发生了变化 因此a中气体压强也发生了变化 解析 设恒温槽的温度为t2 由题意知t1 273k 又知p1 p0 ph1 p2 p0 ph2 则t2 364k 或91 答案 364k 或91 探究一 探究二 探究一 探究二 变式训练1一定质量的气体 在体积不变时 温度由50 加热到100 取t t 273k 气体的压强变化情况是 a 气体压强是原来的2倍c 气体压强是原来的3倍 答案 d 探究一 探究二 问题导引一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了 若气体原来温度是27 则 1 温度变化到多少开尔文 2 变化了多少摄氏度 2 t 450 300 k 150k 即变化了 t 150 名师精讲1 盖 吕萨克定律的两种表述 1 热力学温标下的表述 一定质量的某种气体 在压强不变的情况下 其体积v与热力学温度t成正比 即v t 其表达式为 2 摄氏温标下的表述 一定质量的某种气体 在压强不变的情况下 温度每升高 或降低 1 增加 或减小 的体积是0 时的体积v0的 表达式为盖 吕萨克定律的两种描述是等价的 可以根据一个关系式推导出另一个关系式 探究一 探究二 探究一 探究二 2 盖 吕萨克定律的适用条件 1 气体质量一定 压强不变 2 实际 气体的压强不太大 小于几个标准大气压 温度不太低 不低于零下几十摄氏度 3 利用盖 吕萨克定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 即被封闭气体 2 分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立的条件 即是不是质量和压强保持不变 3 分别找出初 末两状态的温度 体积 4 根据盖 吕萨克定律列方程求解 并对结果进行讨论 4 盖 吕萨克定律的重要推论一定质量的气体从初状态 v t 开始发生等压变化 其体积的改变量 v与温度的变化量 t之间的关系是 探究一 探究二 5 等压变化的v t图象和v t图象 1 v t图象 一定质量的某种气体 在等压过程中 气体的体积v与热力学温度t的图线是过原点的倾斜直线 如图所示 且p1 p2 即压强越大 斜率越小 探究一 探究二 2 v t图象 一定质量的某种气体 在等压过程中 体积v与摄氏温度t是一次线性函数 不是简单的正比例关系 如图所示 图象纵轴的截距v0是气体在0 时的体积 等压线是一条延长线通过横轴上 273 15 的点的倾斜直线 且斜率越大 压强越小 等压变化中的v t图线是过原点的一条直线 而v t图线不过原点 其反向延长线与横轴的交点为 273 15 探究一 探究二 典例剖析 例题2 一定质量的空气 27 时的体积为1 0 10 2m3 在压强不变的情况下 温度升高100 时体积是多大 思考问题 1 盖 吕萨克定律表述中的温度为摄氏温度还是热力学温度 提示热力学温度 2 温度升高前后空气的热力学温度分别是多少 提示温度升高前300k 温度升高后400k 探究一 探究二 解析 空气的初 末状态参量分别为初状态 t1 273 27 k 300k v1 1 0 10 2m3 末状态 t2 273 27 100 k 400k 答案 1 33 10 2m3 探究一 探究二 变式训练2导学号60854040如图所示 表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程 则该气体压强变化情况是 a 从状态c到状态d 压强减小b 从状态d到状态a 压强增大c 从状态a到状态b 压强增大d 从状态b到状态c 压强不变 解析 在v t图象中等压线是过坐标原点的直线 故可在图中作过a b c d四点的等压线 如图中虚线所示 由气体压强的微观意义可知 等压线的斜率越大 压强越小 则图中各点的压强关系为pa pd pc pb 故选项a c正确 答案 ac 1 2 3 4 5 1 查理定律的应用 对于一定质量的气体 在体积不变时 压强增大到原来的2倍 则气体温度的变化情况是 a 气体的摄氏温度升高到原来的2倍b 气体的热力学温度升高到原来的2倍c 气体的摄氏温度降为原来的一半d 气体的热力学温度降为原来的一半解析 一定质量的气体体积不变时 压强与热力学温度成正比 即答案 b 1 2 3 4 5 2 等容变化的图象 图中描述一定质量的气体做等容变化的图线是 解析 由查理定律知 一定质量的气体 在体积不变时 其压强和热力学温度成正比 选项c正确 选项a b错误 在p t图象中 直线与横轴的交点表示热力学温度的零度 选项d正确 答案 cd 1 2 3 4 5 3 盖 吕萨克定律的应用 图示为0 3mol的某种气体的压强和温度关系的p t图线 p0表示标准大气压 则在状态b时气体的体积为 a 5 6lb 3 2lc 1 2ld 8 4l 1 2 3 4 5 解析 此气体在0 时 压强为标准大气压 所以它的体积应为22 4 0 3l 6 72l 根据图线所示 从0 到a状态的127 气体是等容变化 则a状态的体积为6 72l 从a状态到b状态的等压变化 a状态的温度为127k 273k 400k b状态的温度为227k 273k 500k 根据盖 吕萨克定律 8 4l d项正确 答案 d 1 2 3 4 5 4 等压变化的图象 一定质量的某种气体自状态a经状态c变化到状态b 这一过程如图所示 则 a 在过程ac中 气体的压强不断变大b 在过程cb中 气体的压强不断变小c 在状态a时 气体的压强最大d 在状态b时 气体的压强最大解析 气体在过程ac中发生等温变化 由pv c 恒量 可知 体积减小 压强增大 故选项a正确 在cb变化过程中 气体的体积不发生变化 即为等容变化 由 恒量 可知 温度升高 压强增大 故选项b错误 综上所述 在acb过程中气体的压强始终增大 所以气体在状态b时的压强最大 故选项c错误 选项d正确 答案 ad 1 2 3 4 5 5 导学号60854041 查理定律的应用 如图所示 圆柱形汽缸倒置在水平粗糙的地面上 汽缸内被活塞封闭着一定质量的空气 汽缸质量为m0 10kg 缸壁厚度不计 活塞质量m 5